مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی نرم بهینه یک مکانیزم صفحه ای برای کاهش اثرات نامطلوب لقی مفصل

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 دانشیار مهندسی مکانیک / دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده
وجود لقی در یک مفصل بدلیل ایجاد حرکت نسبی بین اعضا و تلرانس‌های موجود در مرحله ساخت، امری اجتناب‌ناپذیر است. بدیهی است که در صورت وجود لقی در یک مفصل لولایی، یک درجه آزادی غیرقابل کنترل به مکانیزم افزوده می‌شود که می‌تواند منبع ایجاد خطا باشد. همچنین وجود سایش و پس‌زنی در مفصل، موجب افزایش لقی و در نتیجه کاهش دقت و تکرارپذیری خواهد شد. لقی را می‌توان با فرض تماس دائم بین دو عضو، به عنوان یک عضو مجازی بدون جرم مدل کرد. در این مقاله روشی ارائه شده تا بتوان اثرات نامطلوب لقی را به حداقل کاهش داد. استفاده از مفاصل نرم، یکی از راه‌کارهای تحقق این امر است. به منظور بهبود عملکرد دینامیکی مکانیزم چهارمیله-ای، دو مفصل لولایی مکانیزم که محدوده دوران کمتری دارند، با مفاصل نرم جایگزین شده‌اند. برای مدل‌سازی مفاصل نرم از مدل شبه جسم صلب (PRBM) استفاده شده است که در آن مفاصل نرم با فنرهای پیچشی مدل می‌شوند. سفتی مفاصل نرم با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی و تابع هدف مناسب، بهینه‌سازی می‌شوند. برای بهینه‌سازی نیز از روش ازدحام ذرات (pso) استفاده شده است. با استفاده از یک مثال عددی و نتایج بدست آمده، مشخص شده است که استفاده از مفاصل نرم در یک مکانیزم می‌تواند موجب کاهش تغییرات زاویه لقی و در نهایت بهبود عملکرد دینامیکی آن شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimal Compliant Design of a Planar Linkage for Decreasing the Undesirable Effects of Joint Clearance

نویسندگان English

seyyed mojtaba varedi koulaei 1
Hamid Reza Moahmmadi 2
Morteza Dardel 1
Alireza Fathi 1
چکیده English

In practice, clearances in the joints are inevitable due to tolerances and defects arising from design and manufacturing. It is well-known that in the presence of clearance at one joint, the linkage gains an additional uncontrollable degree of freedom which is the source of error. Moreover, these joints undergo wear and backlash, resulting in poor accuracy and repeatability, and so cannot be used in precision mechanisms. The model of continuous contact is used for clearance model. Therefore, joint clearance was modeled as a small link with the length equals to the clearance. In this paper, a method is proposed to alleviate the undesirable effects of joints clearances. This improvement implemented using compliant joints. The compliances are introduced locally in the form of flexural hinges at the two oscillating revolute joints of a four-bar crank-rocker linkage. pseudo-rigid body model is used for modeling the flexures. An optimum design of the flexural hinge for minimum objective function is deduced and used to modify the conventional mechanism. The PSO method is used for optimization process. An example is included in which we show that introduction of compliance will modify the dynamics performances of the linkage.

کلیدواژه‌ها English

compliant joints
clearance
Optimization